Горячие светила, как принято считать, способны сжечь все живое вокруг. Если бы Сириус, например, на несколько минут заменил собой Солнце, то наша планета моментально превратилась бы в знойную пустыню, лишенную воздуха, воды и, разумеется, любых живых организмов.
Другим общим свойством горячих звезд является их быстрое вращение вокруг собственной оси. Трудно сказать, какая сила разгоняет эти светила, но они вращаются быстрее в сравнении со звездами остальных классов. Скажем, у звезды фи Персея (класс В) скорость вращения экватора составляет 500 км/с. А у Солнца, которое по радиусу лишь в три раза уступает фи Персея, скорость вращения экватора достигает только 2 км/с.
В класс F занесены негорячие звезды желтоватого цвета, например Процион из созвездия Малого Пса. Температура поверхности таких светил составляет 8000 °C.
Наше Солнце принадлежит к классу G, куда относятся все желтые карликовые звезды с умеренной температурой поверхности, не превосходящей обычно 6000 °C.
Несколько холоднее оранжевые звезды, они зачислены в класс К. Температура их поверхности может опускаться до 4000 °C. Типичные представители этого класса – Арктур из созвездия Волопаса и Поллукс из Близнецов.
Звезды этих трех классов (F, G и К) обладают наиболее мягким и ровным излучением, способным согревать планеты, не сжигая живые клетки. По этой причине поиски планет вблизи таких светил считаются астрономами наиболее перспективными и интересными: ведь в здешних планетных системах могут оказаться обитаемые миры.
Закрывает перечень класс М, куда относятся холодные звезды красного цвета. Их температура составляет около 3000 °C. По своим размерам представители этого класса особенно разнообразны: в «одной корзине» оказались и карлики, и гиганты, и сверхгиганты. При этом красные карлики являются одними из самых тусклых звезд в Галактике, их светимость может быть в сотни раз ниже солнечной. А вот красные гиганты и сверхгиганты обладают светимостью в 100, 1000 и более раз превосходящей сияние нашего Солнца.
Подобно звездам, планеты тоже неодинаковы. В зависимости от размеров и свойств они делятся на два типа – большие и малые планеты. Когда ученые рассуждают о жизни на других планетах, то имеют в виду именно большие планеты , то есть массивные объекты, обладающие правильной шарообразной формой и способные расчистить вокруг себя космическое пространство. Под словом «расчистить» астрономы понимают способность планеты притянуть к себе весь космический мусор в пределах орбиты. Скажем, Земля – типичная планета, поскольку, во-первых, ее форма близка к идеальному шару, а во-вторых, земная орбита очищена от пыли, метеорных частиц и обломков много миллионов лет назад.
Наша Солнечная система включает в себя восемь больших планет. При этом они поровну делятся на планеты земной группы и планеты-гиганты. Если не считать Земли, то планеты земной группы представлены Меркурием, Венерой и Марсом. Все эти тела объединяются схожестью по размерам, составу и внутреннему строению. Данные, которыми располагают ученые, показывают, что планеты земной группы обладают тяжелым центральным ядром, а снаружи покрыты каменистой корой, сложенной различными минералами – преимущественно окислами кремния и железа. Все планеты земной группы, кроме Меркурия, окружены достаточно плотной газовой оболочкой (атмосферой).
Все планеты земной группы расположены кучно в окрестностях Солнца и разделены между собой небольшими расстояниями. Ближе всего к дневному светилу Меркурий (около 58 млн км), затем следуют Венера (свыше 108 млн км), Земля (почти 150 млн км) и наконец Марс (228 млн км).
Планеты-гиганты по-другому называются «планетами юпитерианской группы», поскольку их типичный и самый крупный (в Солнечной системе) представитель – Юпитер. Планеты-гиганты во много раз превосходят по размерам планеты земной группы, с чем связаны отличия в химическом составе и внутреннем строении. Главное из этих отличий состоит в том, что планеты-гиганты не имеют твердой, каменной коры. Они сложены из холодных сжиженных газов – водорода, гелия, метана, водяного пара, аммиака и некоторых других. Эти газы с глубиной уплотняются, превращаясь в так называемую «металлическую жидкость». В центре таких планет, вероятно, находится твердое ядро, сложенное каменистыми породами и льдом.
Планеты земной группы очень плотные; гиганты, напротив, обладают низкой плотностью вещества. Например, Сатурн по своей средней плотности легче воды. Если бы нашлась огромная ванна, способная вместить в себя Сатурн, то эта планета бултыхалась бы на поверхности воды, тогда как Земля непременно утонула бы. В Солнечной системе все гигантские планеты сильно удалены от дневного светила. Ближайшая из них – Юпитер – лежит в 779 млн км от нашей звезды. Еще дальше расположены Сатурн (1427 млн км), Уран (2869 млн км) и Нептун (4498 млн км).
Скорее всего, прочие планетные системы нашей Галактики тоже содержат как «твердые», так и гигантские планеты, хотя точно утверждать это пока невозможно. Зато смело можно предполагать, что в любой планетной системе насчитываются миллионы малых планет. Малой планетой называется объект неправильной формы, который обращается вокруг Солнца, подобно большой планете, но из-за ничтожных размеров не имеет сложного строения и не способен своей массой расчистить собственную орбиту от космического мусора.
По сути, малые планеты как раз и представляют собой наиболее крупные обломки из разряда космического мусора. Как полагают ученые, все планетные системы возникли из газопылевых туманностей вокруг звезд. В таких туманностях в определенный момент времени возникали сгустки вещества, которые росли за счет собирания пылевых частиц, газа и таких же «новорожденных» сгустков по соседству. Активно растущие сгустки превратились в большие планеты, медленно растущие стали малыми планетами.
Малая планета – астероид ГаспраНа сегодняшний день принято различать две группы малых планет – астероиды и транснептуновые объекты (ТНО). Основная часть астероидов сосредоточена в пространстве между орбитами Марса и Юпитера, где они образуют так называемый Пояс астероидов . Известны астероиды «троянцы», которые движутся по орбитам больших планет – Земли, Марса, Юпитера и Нептуна. Кроме того, между орбитами Юпитера и Нептуна разбросано немало особых астероидов, получивших собирательное название «кентавры».
Транснептуновые объекты иногда называются ледяными карликами . Если астероиды состоят из металла или каменистой породы, то ледяные карлики сложены из водяного и метанового льда с примесью камней. Основная часть этих объектов находится в Поясе Койпера , который начинается за орбитой Нептуна, то есть в 30 астрономических единицах от Солнца, и простирается до окраин Солнечной системы (на 100–150 астрономических единиц от нашей звезды).
Среди малых планет есть несколько особо крупных тел, имеющих близкую к шарообразной форму, которые трудно зачислить в обычные астероиды. Можно сказать, что эти объекты – великаны среди гномов.
Такие космические тела условно назвали карликовыми планетами . Их на сегодня известно лишь пять, причем только одна из них находится в Поясе астероидов, тогда как остальные четыре принадлежат к Поясу Койпера. Эти объекты – Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Об их природе речь пойдет в следующих главах.Поиск других планетных систем
«Одинокие», не имеющие планетной системы звезды, вероятно, нередки в космосе. Поэтому поиск звезд, обладающих собственными планетами, требует немалых трудов. Первым открытиям предшествовало множество заблуждений. Одним из них было предположение о наличии планет вокруг летящей звезды Барнарда .
Эта звезда была случайно открыта в 1916 году и получила тогда свое название «летящая» из-за относительно высокой скорости по сравнению с соседними звездами. Наблюдения за летящей звездой велись с 1938 по 1978 год, то есть сорок лет. За это время были сделаны 2400 фотографий светила, с помощью которых удалось установить, что звезда движется весьма неровно, ее словно что-то раскачивало в пространстве.
Так «раскачивать» звезду может лишь массивная планета или даже несколько массивных планет. Поскольку у звезды и ее спутника есть общий барицентр, то при большой массе планеты он смещается далеко от центра звезды, и светило начинает «вилять» в течение своего полета.
Нечто отдаленно похожее происходит с отцом, который во время игры крутит вокруг себя сынишку. Со стороны видно, что отец, стараясь сохранить равновесие, не держит спину прямо, а наклоняется в ту или другую сторону. Но если бы он крутил котенка, то всегда бы держал спину прямо, потому что у котенка слишком маленькая масса, которая не способна «раскачать» папу.
Впоследствии более точные измерения показали, что летящая звезда все-таки не отклоняется от прямого пути, а значит, никаких гигантских планет вокруг нее не обращается. Несколько подобных ошибок было допущено наукой на протяжении второй половины ХХ века. Однако от такого метода поисков (астрометрического) до сих пор не отказались, он совершенствуется и продолжает помогать ученым.
Наряду с астрометрическим в обсерваториях применяется и метод Доплера . Его смысл состоит в том, чтобы по изменениям в свечении обнаружить признаки «раскачивания» звезды планетами. Дело в том, что из-за планетного притяжения звезда приобретает небольшую добавочную скорость – так называемую кеплеровскую скорость . Скажем, кеплеровская скорость Солнца, приобретаемая под воздействием Юпитера, составляет 12,5 м/с, Сатурна – 2,7 м/с, Земли – 10 см/с. Кеплеровские скорости приводят к изменениям в потоке излучения, идущем от звезды, и эти изменения при соблюдении определенных условий нетрудно измерить.
Активная «охота на планеты» началась в 1987 году, но лишь в 1994 году у звезды 51Peg в созвездии Пегаса впервые удалось обнаружить не призрак, а реальную экзопланету, получившую обозначение строчной латинской буквой